Biobasierte Reaktivverdünner: Versorgungssicherheit und Regulatorik im Fokus

Wie wirkt sich die geografische Abhängigkeit von bestimmten Pflanzenölquellen (z. B. Soja, Raps, Lein) auf die Versorgungssicherheit und die Carbon-Footprint-Variabilität der Reaktivverdünner aus? Welche Anforderungen sollten Lackhersteller an die Lieferkettentransparenz stellen?

Marcel Butschle: Die aktuellen geopolitischen Spannungen rund um die Straße von Hormus haben erneut gezeigt, dass auch petrochemische Rohstoffe keineswegs versorgungssicher sind. Während sich die Preise einzelner petrochemischer Zwischenprodukte in den vergangenen Monaten teilweise verdoppelt haben, sind die Preise für Pflanzenöle im gleichen Zeitraum lediglich um 5–10 % gestiegen. Die Rohstoffbasis der Reaktivverdünner von Hobum (hauptsächlich Raps-, Soja- und Sonnenblumenöl) lässt sich zudem vollständig aus europäischer Produktion beziehen, was ein klarer Vorteil für die Versorgungssicherheit ist.

Die Variabilität des CO₂-Fußabdrucks wird u. a. durch Landnutzungsänderungen bestimmt, insbesondere durch Entwaldung. Bei europäischem Rohstoffbezug spielt dieser Effekt kaum eine Rolle. Die Transportwege sind zudem kurz. Problematisch ist vor allem Soja aus Regionen mit Brandrodung: Ein Hektar Regenwald speichert rund 600 t CO₂, die bei der Rodung freigesetzt werden. Rechnet man diesen Eintrag anteilig auf eine 100-jährige Bewirtschaftungsdauer und 1 kg Öl herunter, ergeben sich rund 4 kg CO₂-Äquivalente pro kg Öl, während Anbau, Transport, Ölgewinnung und chemische Weiterverarbeitung zusammen nur etwa 1 kg CO₂ pro kg Öl ausmachen (Alcock et al. 2022).

Die Europäische Union übernimmt mit der Entwaldungsverordnung (EU) 2023/1115 und 2025/2650 Verantwortung für ihre Konsumenten und verlangt ab dem 30.12.2026 einen belastbaren Nachweis über die Entwaldungsfreiheit der in Verkehr gebrachten Rohstoffe sowie der daraus hergestellten Produkte. Für Lackhersteller bedeutet das: Neben dem biobasierten Anteil ist auch die Herkunft entscheidend.

Lieferkettentransparenz sollte neben dem biobasierten Anteil auch Herkunftsregion und Zertifizierung umfassen. Bei Soja sind anerkannte Zertifizierungen wie RTRS (Round Table on Responsible Soy) oder Donau Soja (bei Hobum in den Neo-Produktlinien eingesetzt) ein belastbarer Nachweis für entwaldungsfreie Lieferketten.

Welche methodischen Anforderungen müsste eine vollständige Ökobilanz (LCA, Cradle-to-Gate) für epoxidierte Fettsäureester im Vergleich zu petrochemischen Glycidylethern erfüllen, um für Formulierer entscheidungsrelevant zu sein?

Butschle: Eine für Formulierer entscheidungsrelevante PCF- oder LCA-Rechnung muss drei methodische Anforderungen erfüllen: Erstens die vollständige Abdeckung der Wertschöpfungskette. Beim petrochemischen C12–C14-Glycidylether umfasst das die Erdölförderung, Raffinerie und chemische Synthese. Beim epoxidierten Pflanzenölester die landwirtschaftliche Phase (Traktoren, Düngemittel, Landnutzungsänderungen), Ölgewinnung und Epoxidierung. Zweitens die korrekte Allokation bei Koppelprodukten: Bei Soja wird der Großteil der Pflanze als Futtermittel verwertet, nur ein Teil der Umweltlasten ist daher dem Öl zuzurechnen. Drittens die Definition der korrekten funktionellen Einheit statt eines reinen Kilogramm-für-Kilogramm-Vergleichs: Laboruntersuchungen zeigen, dass vom epoxidierten Pflanzenölester ca. 2 % mehr eingesetzt werden müssen, um die gleiche Viskositätsreduktion zu erreichen. Ein reiner Kilogramm-für-Kilogramm-Vergleich wäre daher unsauber.

Für die Hobum-Produkte liegen PCF-Werte vor; eine gute Datenqualität ist oft herausfordernd. Identische Rohstoffe unterschiedlicher Lieferanten weisen teils deutlich abweichende PCF-Werte auf. Das Thema PCF/LCA füllt regelmäßig mehrtägige Fachworkshops. Eine seriöse Bewertung erfordert erheblichen Aufwand, ist aus Gründen der Transparenz jedoch langfristig unverzichtbar. Aktuell arbeiten viele Unternehmen an der Erstellung von PCF-Dokumenten und ermöglichen dadurch, dass die Datenqualität steigt.

Übrigens bietet der biobasierte Kohlenstoffanteil eine hervorragende Ergänzung zu PCF- und LCA-Rechnungen, weil sie im Grunde unbestechlich ist. Im Gegensatz zu den oft Interpretationsbedürftigen PCF-Berechnungen gibt es hier keinerlei methodischen Spielraum. Der Wert ist über die Radiocarbonmethode messbar und liefert eine eindeutige Vergleichbarkeit für Formulierer. Er dokumentiert direkt, dass der Kohlenstoff aus atmosphärischem CO₂ stammt, das Pflanzen während ihres Wachstums gebunden haben. Selbst bei einer Freisetzung am Lebensende wird so lediglich der natürliche Kreislauf geschlossen, ohne zusätzliches fossiles CO₂ in die Atmosphäre einzubringen.

Könnten epoxidierte Fettsäureester perspektivisch aus industriellen Nebenströmen (etwa gebrauchten Frittierölen oder Tallölfettsäuren) gewonnen werden? Welche Qualitätsanforderungen müssten solche Sekundärrohstoffe für den Einsatz in Hochleistungsbeschichtungen erfüllen?

Butschle: Tallölfettsäuren eignen sich für epoxidierte Fettsäureester nur bedingt. Sie müssten zunächst verestert werden, was deutlich aufwendiger und teurer ist als die einfache Umesterung von Triglyceriden. In der Epoxid-Härterherstellung haben sich Tallölfettsäuren hingegen etabliert und werden dort erfolgreich eingesetzt.

Gebrauchte Frittieröle, meist auf Sonnenblumenölbasis, sind technisch durchaus denkbar. Entscheidend ist die Sortenreinheit: Die REACH-Registrierung definiert enge Grenzwerte, die auch ein Sekundärrohstoff einhalten muss. Ein realistischer Ansatz wäre die anteilige Beimischung zu frischen Ölen, um die Spezifikation sicher einzuhalten.

Die eigentliche Hürde ist wirtschaftlicher Natur. Gebrauchte Frittieröle sind kein Abfall, sondern ein Handelsgut und stehen in direkter Konkurrenz zur energetischen Verwertung. Nach der Aufbereitung auf industrielle Rohstoffqualität liegt der Preis häufig über dem der Primärware. Technisch ist die Nutzung von Nebenströmen machbar. Die wirtschaftliche Attraktivität wird heutzutage jedoch maßgeblich vom Energiemarkt mitbestimmt.

Für Anwender ist langfristige Planungssicherheit essenziell. Epoxidierte Fettsäureester werden aktuell nur als H317 (hautsensibilisierend) eingestuft. Müssen Lackhersteller befürchten, dass die Einstufung hinsichtlich der Reproduktionstoxizität in Zukunft ähnlich kritisch ausfällt wie bei den Glycidylethern, oder ist die Unbedenklichkeit bereits ausreichend durch Daten abgesichert? Worauf lässt sich die milde Einstufung zurückführen?

Butschle: Epoxidierte Fettsäureester sind unter REACH aktuell für das Tonnageband 100–1000 t/a registriert. Für dieses Band wurden die verpflichtenden Reproduktionstoxizitätsprüfungen durchgeführt. Das Ergebnis im Wortlaut: “The available data are reliable and suitable for classification purposes under Regulation 1272/2008. No adverse effects on fertility or development were observed. As a result, the substance is not considered to be classified for fertility or developmental toxicity […].”

Zur vollständigen Transparenz gehört jedoch die Einordnung, dass echte Langzeit- und Karzinogenitätsprüfungen unter REACH regulär erst ab Tonnagen von ≥ 1000 t/a (Annex X) verpflichtend werden. Die gleiche Datentiefe wie bei C12–C14-Glycidylether liegt also noch nicht vor. Da bei der Herstellung der epoxidierten Fettsäureester allerdings Ausgangsstoffe mit geringerer Gefährlichkeit eingesetzt werden (z. B. kein Epichlorhydrin), ist nach aktuellem Kenntnisstand auch langfristig keine schärfere Einstufung zu erwarten.

Wie können Lackhersteller den dokumentierten Wechsel von CMR-klassifizierten Reaktivverdünnern zu biobasierten Alternativen in ihrer CSRD-konformen Nachhaltigkeitsberichterstattung methodisch sauber abbilden, und welche KPIs wären dafür geeignet?

Butschle: Die CSRD schreibt die Berichterstattung entlang der European Sustainability Reporting Standards (ESRS) vor. Der Wechsel von CMR-klassifizierten zu biobasierten Reaktivverdünnern berührt dabei gleich mehrere dieser Standards und lässt sich entsprechend an verschiedenen Stellen konsistent abbilden, sowohl als qualitative Maßnahme (Action) als auch über quantitative Kennzahlen (Metrics). Im Einzelnen:

• ESRS E2 – Umweltverschmutzung. Dies ist der zentrale Standard für den Wegfall der CMR-Einstufung. CMR-Stoffe zählen zu den besonders besorgniserregenden Stoffen (SVHC); Produktion, Verwendung und Vertrieb sind berichtspflichtig. Abgebildet wird die Substitution als konkrete Maßnahme, flankiert durch eine absolute oder prozentuale Reduktion des CMR-Einsatzes im Vorjahresvergleich.
• ESRS E5 – Ressourcennutzung und Kreislaufwirtschaft. Hier greift der Wechsel auf die biobasierte Alternative direkt. ESRS E5 fordert Angaben zum Anteil erneuerbarer Materialien an den Materialzuflüssen (Inflows). Ausweisbar ist eine messbare Steigerung des biobasierten Rohstoffanteils am Gesamteinkaufsvolumen.
• ESRS E1 – Klimawandel. Sofern der neue Reaktivverdünner einen niedrigeren PCF aufweist, schlägt sich dies in den Scope-3.1-Emissionen (Eingekaufte Güter und Dienstleistungen) nieder.
• ESRS S1 – Eigene Belegschaft. Der Wegfall von CMR-Stoffen reduziert signifikant die Expositionsrisiken in Produktion, Abfüllung und Mischung. Dies ist als strategische Maßnahme zur Prävention von Berufskrankheiten unter den Health-&-Safety-Kennzahlen darstellbar.
• ESRS S4 – Verbraucher und Endnutzer. Für Anwender (Maler, Handwerker, Endkunden) sinkt das Gesundheitsrisiko durch Produktsicherheit auf Basis schadstoffarmer Formulierungen, ein ausweisbar positiver Impact.
• ESRS 2 – Übergreifende Strategie. Der Wechsel reduziert regulatorische Risiken (drohende REACH-Beschränkungen für CMR-Stoffe). Zudem kann dies in der Wesentlichkeitsanalyse dazu führen, dass spezifische Berichtspflichten zu Gefahrstoffen (wie unter ESRS E2-5) künftig als nicht mehr zutreffend eingestuft werden können. Gleichzeitig eröffnen sich neue Marktchancen über Green-Building-Zertifizierungen (z. B. DGNB).

Green-Building-Zertifizierungen wie DGNB fordern zunehmend emissionsarme und schadstoffreduziertere Baustoffe. Reicht der Austausch des Reaktivverdünners allein aus, um die Gesamtbewertung eines Epoxid-Fußbodensystems signifikant zu verbessern, oder müssen weitere Formulierungsbestandteile adressiert werden?

Butschle: Entscheidend ist hier das Kriterium Schad- und Risikostoffe (ENV1.2). Innerhalb des Kriteriums gelten für den Innenausbau vier aufeinander aufbauende Qualitätsstufen (QS1: 10 Punkte bis QS4: 60 Punkte), wobei jede Stufe zunehmend strengere Anforderungen an Gefahrstoffkennzeichnung, Emissionsverhalten und Inhaltsstoffe stellt.

Durch die Einstufung von konventionellen C12–C14-Glycidylethern als reproduktionstoxisch Kat. 1B (H360F) fallen Beschichtungen, die diese enthalten, in den GISCODE RE90. Zwar hat die DGNB hier reagiert und eine Übergangsregelung geschaffen, die RE90 vorübergehend noch für die höchste Qualitätsstufe (QS4) zulässt – zukunftssicher ist das jedoch nicht. Fällt diese Ausnahmeregelung weg, erfüllt die Beschichtung wegen des CMR-Stoffes nicht einmal mehr die Basisanforderungen (QS1) und ist in ENV1.2 nicht mehr positiv bewertbar.

Der Austausch gegen einen epoxidierten Fettsäureester (ohne CMR-Einstufung) verschiebt die Beschichtung zurück in GISCODE RE30. Dadurch ist die Beschichtung wieder zukunftssicher bis QS4 (60 Punkte) bewertbar. Das gilt unter der Voraussetzung, dass auch die restliche Formulierung schadstoff- und emissionsarm ist.

Wie lassen sich Epoxidbeschichtungen, die biobasierte Reaktivverdünner enthalten, am Ende ihrer Nutzungsdauer im Sinne der Kreislaufwirtschaft behandeln? Gibt es Unterschiede zu konventionell formulierten Systemen hinsichtlich thermischer Verwertung, chemischem Recycling oder Deponierverhalten?

Butschle: Der wohl entscheidendste Unterschied besteht darin, dass biobasierte Produkte während ihrer Lebensdauer als CO₂-Speicher fungieren. Das gebundene CO₂ wird zwar bei der Verbrennung wieder an die Atmosphäre abgegeben, jedoch wird dabei im Gegensatz zu petrochemischen Rohstoffen kein zusätzliches, fossiles CO₂ freigesetzt.

Hinsichtlich der Abbaubarkeit sind hingegen keine signifikanten Unterschiede zu konventionell formulierten Systemen zu erwarten. Epoxidbeschichtungen sind hochvernetzte Duromere, bei denen der weitaus größte Teil der Formulierung aus Basisharz und Härter besteht, wobei häufig aminische Systeme zum Einsatz kommen. Diese bilden ein chemisch und mechanisch äußerst widerstandsfähiges Netzwerk, das das Abbauverhalten maßgeblich bestimmt. Es gibt zwar die Möglichkeit, anhydrid-gehärtete Epoxide durch Verkochen mit Glykolen aufzuspalten und die entstehenden Polyollösungen wiederzuverwenden, allerdings ist dies primär im Bereich der Faserverbundwerkstoffe relevant.

Wenn Nachhaltigkeit ganzheitlich gedacht wird: Wie ließe sich ein Epoxid-Beschichtungssystem konzipieren, das nicht nur beim Reaktivverdünner, sondern auch bei Harz, Härter, Pigmenten und Füllstoffen auf maximale Biobasierung und minimale Toxizität setzt? Und wo liegen aktuell die technologischen Grenzen?

Butschle: Die Härter-Seite ist technologisch am weitesten. Phenalkamine auf Basis von Cashewnussschalenöl (CNSL) sowie Polyaminoamide aus Pflanzenöl-Fettsäuren erreichen biobasierte Anteile von 60 % und mehr, bei vollumfänglich industrietauglicher Performance. Echte Limitierungen existieren in diesem Segment kaum noch.

Die technologische Grenze liegt derzeit beim Epoxidharz selbst. Kommerziell verfügbar sind Bisphenol-A-Harze mit rund 30 % Bio-Anteil, erreicht über Bio-Epichlorhydrin aus Glycerin. Die harte Grenze bildet das Bisphenol-A-Rückgrat: Vollständig biobasierte Harze mit vergleichbaren mechanischen und chemischen Beständigkeiten sind nicht am Markt verfügbar. Aussichtsreich sind Bio-Aromaten aus Lignin. Die Hürden liegen hier aber nicht nur in der industriellen Skalierbarkeit, sondern auch in der Heterogenität der Lignin-Ausgangsfraktionen, die je nach Herkunft und Aufschlussverfahren stark schwanken. Epoxidierte Pflanzenöle als alleinige Harzkomponente sind für hochbeanspruchte Industrieböden zu weich und reaktionsträge. Isosorbid aus Stärke böte eine vollständig biobasierte Alternative, neigt aber zu ausgeprägter Wasseraufnahme.

Bei Pigmenten und Füllstoffen liegt der Hebel weniger in der Biobasierung als in der Vermeidung energieintensiver Primärrohstoffe. Großvolumige industrielle Nebenprodukte wie Altglasmehl, Elektroofenschlacke oder Hüttensand könnten den PCF gegenüber frisch abgebauten Mineralrohstoffen senken. Zukunftsweisend wäre die Aufbereitung fein vermahlener Duroplast-Rezyklate aus alten Beschichtungen als Füllstoff für Neusysteme. Biobasierte Füllstoffe wie Lignin sind ein weiterer vielversprechender Ansatz.

Den Beitrag zu biobasierten Reaktivverdünnern von Marcel Butschle finden Sie in der März-Ausgabe der FARBE UND LACK.

• Artikel speichern
• Diesen Artikel drucken